Tubería de titanio soldada ASTM B862 Ti2: propiedades, aplicaciones y selección

¿Qué es la tubería de titanio soldada ASTM B862 Ti2?

ASTM B862 es la norma internacional que cubre tuberías soldadas de titanio y aleaciones de titanio para servicios de corrosión general. Una designación Ti2 se refiere al titanio comercialmente puro de Grado 2, identificado como UNS R50400, con límites químicos definidos en ASTM B265. El grado 2 es el grado de titanio puro comercialmente más especificado porque equilibra una resistencia útil, una excelente soldabilidad y una excelente resistencia a la corrosión a un costo moderado.

A diferencia de las tuberías sin costura producidas según ASTM B338 o ASTM B861, las tuberías soldadas se forman a partir de una tira o placa y se unen con una soldadura longitudinal de penetración total-realizada mediante soldadura automatizada por arco de tungsteno con gas (GTAW) bajo protección de gas inerte. Cuando la soldadura se verifica mediante pruebas no destructivas, la tubería terminada ofrece un rendimiento mecánico cercano al del metal base y, al mismo tiempo, sigue siendo significativamente más económico que sus equivalentes sin costura.

Composición química y propiedades mecánicas.

El titanio de grado 2 contiene un mínimo de 99,2 por ciento de titanio. Los límites de impureza, que controlan directamente la resistencia y el comportamiento de corrosión, se resumen a continuación según ASTM B265.

Las propiedades mecánicas mínimas para tuberías de Grado 2 según ASTM B861 y ASTM B862 son una resistencia a la tracción de 345 MPa, un límite elástico (0,2 por ciento de compensación) de 275 MPa y un alargamiento del 20 por ciento en 50 mm. Estos valores permiten que las tuberías de proceso se diseñen con las conocidas reglas de tensión permitidas ASME B31.3.

Por qué las tuberías soldadas de grado 2 se adaptan a la industria de procesamiento de productos químicos

El titanio de grado 2 forma una película de óxido estable y autorreparable-que lo hace inmune a las picaduras, la corrosión por grietas y al agrietamiento por corrosión bajo tensión inducido por cloruro-en condiciones en las que el acero inoxidable 316 falla rápidamente. Funciona bien en medios oxidantes, neutros y ligeramente reductores, incluidos cloratos como el clorato de sodio, hipocloritos como la lejía, cloro gaseoso húmedo, ácidos oxidantes como el ácido nítrico y crómico y una amplia gama de cloruros orgánicos.

El material tiene límites: no debe usarse en ácidos fuertemente reductores no aireados, como el ácido clorhídrico o sulfúrico concentrado en caliente. Para esos servicios, la actualización adecuada es grado 7 (Ti-0.15Pd) o grado 12 (Ti-0.3Mo-0.8Ni) estabilizado con paladio-estabilizado.

Áreas de aplicación en plantas de proceso

Plantas de cloro-álcali: transferencia húmeda de cloro gaseoso (frío o caliente), almacenamiento y transferencia de hipoclorito de sodio, líneas de solución de clorato para la generación de dióxido de cloro en el blanqueo de pulpa.

Producción de productos químicos orgánicos: corrientes que contienen clorobenceno, cloruro de vinilo y otros cloruros orgánicos en la fabricación de pesticidas, tintes, pigmentos y PVC; Servicio de ácido acético y fórmico con contaminación por cloruro.

Productos químicos inorgánicos: unidades de concentración y recuperación de ácido nítrico, secciones de descomposición a alta-presión de plantas de urea.

Refinación de petróleo y petroquímicos: sistemas de cabeza de destilación de crudo que manejan HCl, H2S y vapor de agua; Condensados ​​de unidades de hidrotratamiento que contienen cloruro de amonio y bisulfuro de amonio.

Ingeniería ambiental: tuberías de aguas residuales industriales con cloruros y sulfuros, líneas de condensado de desulfuración de gases de combustión aguas abajo de depuradores.

Consideraciones de diseño y fabricación

Soldadura: utilice GTAW con protección de argón de alta-pureza tanto en la raíz como en la cara; El metal de aportación ERTi-2 es estándar. La contaminación por encima de 250 ppm de absorción de oxígeno fragiliza la soldadura.

Corrosión por grietas: evite las zonas estancadas, los espacios muertos con juntas y las bridas expuestas a más de 120 grados Celsius en un servicio con alto contenido de -cloruro y oxígeno-.

Erosión y cavitación: limita la velocidad del fluido cuando hay sólidos presentes, generalmente por debajo de 6 a 9 m/s, dependiendo de la carga de partículas.

Acoplamiento galvánico: aísla el titanio del acero al carbono y las aleaciones de cobre para evitar el ataque acelerado del metal menos noble.

Tubería soldada versus tubería sin costura: cómo elegir

La tubería soldada según ASTM B862 es la solución económica preferida para la mayoría de las líneas de proceso, conexiones de intercambiadores de calor y sistemas de servicios públicos CPI porque ofrece una resistencia a la corrosión equivalente a un costo menor. Se deben especificar tuberías sin costura según ASTM B338 o ASTM B861 cuando el servicio exige máxima integridad de presión sin una costura de soldadura, como servicio de hidrógeno a alta-presión, cargas cíclicas severas o líneas de instrumentación de pared delgada-donde la inspección de soldadura no es práctica.

Preguntas frecuentes

¿La tubería ASTM B862 Ti2 es adecuada para servicio de agua de mar?

Sí. El titanio de grado 2 se usa ampliamente en sistemas de enfriamiento de agua de mar, plantas desalinizadoras y tuberías costa afuera porque su película de óxido es inmune a las picaduras de cloruro y al agrietamiento por corrosión bajo tensión.

¿Qué metal de aportación se utiliza para soldar tuberías de titanio de grado 2?

El alambre de relleno ERTi-2 es estándar para juntas de Grado 2. Ambos lados de la soldadura deben estar protegidos con argón de alta pureza y la zona de soldadura debe permanecer por debajo de 250 ppm de oxígeno.

¿Cómo se compara la tubería soldada de grado 2 con el acero inoxidable 316L en cuanto a cloruros?

El titanio de grado 2 es inmune a las picaduras de cloruro, al ataque de grietas y al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro, mientras que el acero inoxidable 316L es susceptible a la corrosión por picaduras y grietas por encima de aproximadamente 60 grados Celsius en medios de cloruro.

¿Qué espesores de pared y rangos de diámetro son típicos de las tuberías de titanio soldadas?

Los tubos soldados se suministran habitualmente en diámetros que van desde aproximadamente 15 mm a 600 mm con espesores de pared de 0,9 mm a 12 mm; Se encuentran disponibles secciones más grandes y gruesas según el proyecto.

¿Se requiere tratamiento térmico posterior-a la soldadura para las tuberías de titanio de grado 2?

No. El titanio comercialmente puro no requiere tratamiento térmico posterior-a la soldadura. Una soldadura limpia con un blindaje de argón adecuado proporciona juntas dúctiles-con total resistencia en el mismo estado-soldado.

¿Se pueden utilizar tuberías soldadas ASTM B862 para servicios de alta-presión?

Sí, dentro de los límites de tensión permitidos del código de diseño aplicable. La costura de soldadura se inspecciona al 100 por ciento y la tubería se prueba hidrostáticamente, pero la tubería sin costura sigue siendo la primera opción para las condiciones más severas de presión y fatiga.